什么是光线追踪?看完这篇文章就懂了

2019-02-08 17:45:00 来源:EEFOCUS
标签:

 

2019年1月,“老黄家”NVIDIA终于拿出了基于最新图灵架构的甜点级显卡RTX 2060,其最受关注的功能是让消费者能够以较低的成本,获得电脑实时光线追踪的渲染能力。诸多游戏引擎如虚幻4,Unity纷纷宣布将支持这项技术,并在《战地5》等游戏中应用开来。

 

 

什么是光线追踪?从字面意思来看似乎可以理解成追踪光线的技术,而从放出的诸多演示视频来看,应用了光线追踪的画面好像有了更接近真实世界感觉的光线,画面不再像是被刻意制造出来的。那么光线追踪究竟是怎么一回事?现在可以用来做什么?

 

什么是光线追踪

如果用一句话来概括,光线追踪就是计算视线观察画面的路径,找到反射物和对应的发光源从而模拟出光照效果的技术。

 

在现实世界中光线照在物体上,会出现部分光线被吸收、部分光线反射出去、还有一部分被眼睛所看到的情况,眼镜观察到反射自物体以及周围环境的光,便能认知到物体的存在。

 

而光线追踪则是把显示画面的“镜头”当作人眼,射出不可见的光线投降画面中的物体,然后计算是否能和画面内光源相吻合,并根据计算出的光亮度对画面进行显示。这个过程正是在和客观的光照寻找最大公约数,从而实现尽可能真实的光照效果。

 

 

这项技术概念最初在1969年由IBM员工Arthur Appel提出原型,1979年由Turner Whitted完善了具体实现的思路和方式,这位大佬目前正在NVIDIA研究事业部工作。

 

光线追踪的出现,使得想要在画面中模拟光照时不用计算全局的光线,只需要算出眼球观看到的那部分内容然后加以计算即可,大幅降低了同等光照级别下渲染画面的所需资源。

 

预渲染与光线追踪

早在个人电脑显卡实现实时光线追踪技术之前,游戏就需要模拟光照表现来提升游戏的感染力,但电脑的性能还无法撑起光线的运算量,游戏开发者们想到了各种办法来在游戏中尽可能地模拟出让人信服的光线效果。

 

早在FPS开山之作的《毁灭战士》,就引入了射出子弹的火光模拟,但这还很初级在敌人身上的火光之外没有和场景做更多的模拟。之后的一代经典《半条命2》中,引入了更多的场景光照计算,每一次攻击都能感受到光影的变化,这时计算的是阴影变化带来的光照效果,场景还缺乏更多的光照计算。

 

 

再之后,开发者们找到了更节约表现却更好的办法:预渲染。在制作会出现在游戏画面中的每张贴图时,就根据需要的光线表现预先算出对应的画面,到了运行游戏时直接加载对应的贴图,然后再实时计算少量的光照,就可以实现还不错的效果。

 

可能有人会问,同样是电脑计算出来的画面,为什么电影的特效尤其是科幻电影中能够有更为真实的光照表现呢?因为他们首先用上了光线追踪。是的,在个人电脑用上光线追踪数年前,电影工业就已经引入光线追踪技术来提升画面的光照表现。

 

 

电影画面没有一秒钟完成30帧甚至60帧渲染的紧张要求,可以在强大计算机组成的集群中用上数十分钟甚至数小时来渲染仅仅一帧画面,实现了可以跟真实世界相媲美的光线效果。

 

而NVIDIA的RTX显卡系列,通过引入高效的光线计算核心,在个人电脑上实现了实时光线追踪,我们可以在30帧、60帧甚至更高帧率的画面下看到更加客观的光线。

 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

继续阅读
ROG 光刃 G21CX 主机评测:设计足够用心,mini 机箱也能搭载顶级硬件
ROG 光刃 G21CX 主机评测:设计足够用心,mini 机箱也能搭载顶级硬件

很多同学因为需要在暑期将电脑带回家使用,台式电脑过于笨重只能选择笔记本。

Nvidia 财报下滑引人注目,是否真的面临竞争?

近日,Nvidia发布了财报,财报显示其净利润和营收都出现下滑,尤其是在游戏和数据中心等核心业务,下滑尤其引人注目。同时,黄仁勋表示并不担心亚马逊、谷歌等数据中心客户变成竞争对手。那么,Nvidia是否真正面临竞争?本文将为此做专门解读。

详细对比 CPU 与 GPU,谁能担得了机器深度学习的重任?
详细对比 CPU 与 GPU,谁能担得了机器深度学习的重任?

CPU是一个有多种功能的优秀领导者。它的优点在于调度、管理、协调能力强,计算能力则位于其次。而GPU相当于一个接受CPU调度的“拥有大量计算能力”的员工。

AMD准备好与英伟达展开GPU终极之战
AMD准备好与英伟达展开GPU终极之战

还有一个GPU市场,多年来AMD一直落后于英伟达。不过,就像它在CPU市场对英特尔打了个漂亮的翻身仗一样,AMD这次做足了准备,要改变GPU市场的格局。

数据中心:英伟达的下一个战场

如果你仅仅因为AMD准备明年推出“Navi”GPU,以及英特尔也在开发明年交付的Xe GPU,就期待英伟达很快就会开始谈论它未来用于特斯拉加速计算的“Einstein”GPU,那么你可能得再等一段时间了。英伟达仍有资金推出基于“Turing”和“Volta”架构的特斯拉T4和V100加速器。

更多资讯
AMD 超越摩尔定律之路

现代数据中心和 HPC 环境的快速变化要求技术行业提供更强大的算力,而该行业在提供算力容量方面遇到重大障碍。或许很少有人比AMD总裁兼首席执行官苏姿丰更了解这一事实。

华为AI芯片是从什么时候发展起来的?一文读懂华为AI芯片发展史

众所周知,数据、算力和算法,驱动着人工智能的第三次浪潮。面对AI算力需求的爆发式增长,这几年华为在做些什么?看似高深的人工智能(AI)技术,其实已经“润物细无声”地深入大众生活,仅你手中一部华为Mate20手机,就可以实现人脸识别、物体识别、物体检测、图像分割、智能翻译等AI功能

华为AI处理器虽然用了Arm架构,但徐直军表示完全不慌?

与非网8月23日讯,自华为遭受到美国的禁令已经过去了九十多天,但似乎华为并未受到太大的影响,反而是美国帮助华为打了个响亮的广告,就在今天,华为又发布了AI处理器,还表示根本不慌。

将Power指令集开源,IBM 是如何咸鱼翻身的?

这是一个漫长的过程,如果在十年前就这样做,情况可能会更好。但是,随着收购Red Hat后大量注入开源精神,IBM终于迈出了下一步,将其Power系列处理器的指令集体系结构开源。

快速掌握MIPI开发攻略,对接百度人工智能计算卡EdgeBoard

MIPI(移动行业处理器接口)是Mobile Industry Processor Interface的缩写,是MIPI联盟发起的为移动应⽤处理器制定的开放标准。